Восстановление азота и фосфора из отходов промышленности и сельского хозяйства получило внимание из-за необходимости реализации концепции устойчивого развития общества, основанной на экономике замкнутого цикла. Эти элементы являются биогенными, жизненно необходимыми для роста растений. Запасы фосфора ограничены, а процесс получения азота энергозатратен. Потенциальными источниками вторичного сырья становятся водные отходы многих производств, в том числе водные отходы индустрии удобрений, фармацевтической продукции, производства полупроводников, сельского хозяйства. Рецикл азота и фосфора позволяет не только уменьшить расходование невозобновляемых минеральных ресурсов, но и ослабить насыщение природных водоемов биогенными элементами, переизбыток которых приводит к заболачиванию водоемов и уменьшению количества питьевой воды. Для решения этой проблемы ученые Пермского Политеха разработали новый подход, который повысил эффективность извлечения аммония, одной из форм азота, и фосфата, одной из форм фосфора, из водных отходов производства до 98-99 процентов.
Струвит, полученный по технологии ученых Пермского Политеха / ©Пресс-служба ПНИПУ
Традиционный метод не позволяет достичь таких результатов. Кроме этого, технология пермских ученых позволит производить отечественное удобрение пролонгированного действия на основе струвита, фосфатного минерала, и поспособствует импортозамещению зарубежных аналогов. Исследование опубликовано в «Журнале прикладной химии».
Модифицированная учеными Пермского Политеха технология проста в реализации, отличается высокой скоростью процесса, позволяет одновременно извлекать аммоний и фосфат из стоков без использования избытка реагентов.
«Поскольку традиционные стоки имеют в своем составе преимущественно аммоний и в меньшей доле фосфат, недостающее для осаждения струвита количество фосфата и в полном объеме магний необходимо вводить в сток дополнительно. Мы предложили модифицировать смесь солей магния и фосфата, которые предназначены для использования в качестве реагентов для приготовления струвита, предварительно переработав их в жидкоподобную форму активного аморфного промежуточного продукта. Это позволило провести глубокую очистку водных отходов от аммония и фосфатов», – рассказывает кандидат технических наук, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ Ирина Пермякова.
Проведя серию экспериментов, ученые смогли заменить реагенты реактивной квалификации на более доступные сырьевые источники магния и фосфора, что позволит в перспективе снизить стоимость получаемого удобрения на основе струвита.
При использовании активного промежуточного продукта пермским ученым удалось повысить степень извлечения аммония и фосфата из водных растворов до 98-99 процентов. Результаты исследования будут полезны для предприятий, имеющих водные отходы с примесями фосфатов и аммония. Из этих отходов предприятия смогут сделать струвит и продавать его как минеральное удобрение. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».
